优秀论文

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  • 张梦佳, 李炎, 王仰仁, 杨丽霞
    节水灌溉 . 2024, (2): 1-8.   DOI: 10.12396/jsgg.2023336
    HTML10 PDF6

    开展植被类型对土壤入渗特性及田面水流糙率影响的研究,可以为田间灌水技术参数的优化分析提供理论依据。以山西省夹马口引黄灌区试验站畦田灌水试验为依据,基于Kostiakov-Lewis三参数入渗模型,在运用水量平衡方程和曼宁公式的基础上,用单点求参法(用畦田内畦首、中、尾三点的入渗参数分别作为入渗参数值,仅对糙率值作优化求解)、均值求参法(用畦首、中、尾三点入渗参数的均值作为入渗参数值,仅对糙率值作优化求解)、组合求参法(用畦首、中、尾三点入渗参数中的最大值作为上限,最小值作为下限,对入渗参数和糙率值同时优化求解)对入渗参数及糙率进行直接求解,并利用基于零惯量模型的地面畦灌水流模拟软件WinSRFR4.1对求解参数进行了分析验证。结果表明:①用组合求参法拟合出的土壤入渗参数与地面水流糙率,决定系数R 2均在0.97以上,拟合精度较高。②玉米地土壤90 min累计入渗量Z 90为91.7 mm,糙率值为0.030;苹果树地Z 90为88.9 mm,糙率值为0.079;桃树地Z 90为115.9 mm,糙率值为0.138。在该试验区,一年生植物的Z 90明显大于多年生植物,植被类型对土壤入渗特性影响显著;鉴于组合求参法最大程度地弱化了土壤入渗参数的空间变异性,且拟合精度高于单点求参法和均值求参法,认为组合求参法最优,验证结果也进一步证明了该结论。

  • 范雷雷, 马素英, 魏飒, 马艳宝, 陈星
    节水灌溉 . 2024, (2): 76-82.   DOI: 10.12396/jsgg.2023327
    HTML8 PDF1

    “以电折水”是河北省计量农业地下水开采量的主要方法,准确估算地区机井水电转换系数对于优化水资源配置、节约能源、提高效率等具有重要意义。依据典型地区113眼农用灌溉机井相关监测资料,在确定水电转换系数主要影响因素基础上,结合全省地下水埋深与机井分布变化情况,从监测机井的空间布设和监测频次的合理选取等方面提出区域系数精准估算实施方案。结果表明:地下水位埋深对水电转换系数影响程度较大,且呈负相关关系;从地域空间尺度提出了全省不同地区出水量计量允许误差分别在1%~5%时的监测机井合理布设方案,水位降幅越大,监测机井越多,反之亦然;根据年内地下水位下降和上升期间降/增幅变化需求,通过增设监测频次等手段保证年内时间尺度上系数的准确性。从点到面,实现全省机井水电转换系数的分区、分时精准管控,进而提高农业用水量的精准计量。研究成果为河北省在计量设施不充分地区推进“以电折水”计量提供了理论和技术支撑,进一步丰富了我国关于“以电折水系数”精度研究理论。

  • 何进宇, 刘飞杨, 杨佳鹤, 崔烜玮
    节水灌溉 . 2024, (1): 33-43.   DOI: 10.12396/jsgg.2023297
    HTML58 PDF26

    针对宁夏引黄灌区传统稻田蒸发量大,盐渍化耕地占地面积广、改良问题难,土地生产力下降等问题。采用水稻滴灌旱作方式,以富源4号(96D10)作为研究对象,通过设置不同土壤水分水平(W1:高100%、W2:中80%及W3:低60%田间持水率)及盐分水平(S1:轻1.2 g/kg、S2:中3.1 g/kg及S3:重5.3 g/kg),探究不同水盐胁迫对水稻产量构成及稻谷品质的影响规律。结果表明,水盐胁迫对水稻产量及品质具有较为显著的影响,其中产量构成因素中,千粒重W3S3较W1S1下降15.89%(2021年)和15.58%(2022年),饱籽率W3S3较W1S1显著下降3.45%(2021年)和4.05%(2022年),单位产量W3S3较W1S1显著下降56.48%(2021年)和63.09%(2022年);品质方面整精米率W3S3较W1S1显著下降12.65%(2021)和13.56%(2022),垩白米率W3S3较W1S1显著上升164.71%(2021)和122.73%(2022),直链淀粉含量W3S3较W1S1显著下降5.97%(2021)和8.99%(2022),蛋白质含量W3S3较W1S1显著上升53.51%(2021)和61.82%(2022)。综合考虑,在节水目标下,采用滴灌旱作方式种植水稻,保持80%田间持水率加轻、中度盐碱化(≤4.0 g/kg)的土壤环境,可以保持较为接近充分灌溉条件下的产量构成水平和较好的稻谷品质水平。该结论可为宁夏引黄灌区盐碱地可持续利用及水稻的节水灌溉适应性研究提供理论依据。

  • 陈真雄, 何军, 钟韵, 华克骥, 廖薇, 甘学华, 张宏涛
    节水灌溉 . 2024, (1): 87-93.   DOI: 10.12396/jsgg.2023256
    HTML57 PDF20

    为探明不同水肥处理对水稻磷素吸收利用、产量和根干重的影响,于2020年5-9月在湖北省漳河灌区开展水稻测坑种植试验,以水稻品种“Y两优957”为试验材料,设置淹水灌溉(W1)和间歇灌溉(W2)2种灌溉模式,常规肥(N1)和缓释肥(N2)2种施肥类型。采集泡田前和黄熟期收割后土样进行土壤全磷(TP)分析,于黄熟期测产,取植株样进行干物质称重,并化验地上部分植株各器官含磷量。结果表明,W2N2处理下水稻产量、磷素收获指数(PHI)、磷肥偏生产力(PFPP)和植株根干重均达最高,分别为8 566.10 kg/hm2、58.25%、214.35 kg/kg、255.47 g/m2;W2模式下水稻产量显著高于W1(P<0.05),分别高出10.85%(N1)和11.03%(N2);不同水肥处理下水稻各器官含磷量占比均为:穗>叶、茎,磷素会逐渐在穗部积累;施肥类型相同时,W2模式下植株茎、叶含磷量占比均高于W1,而穗含磷量占比均低于W1;灌溉模式相同时,N2条件下植株籽粒含磷量占比较N1高出4.50%(W1)和1.54%(W2);黄熟期收割后土壤TP含量均高于泡田前,收割后N2条件下稻田土壤TP含量较N1高出3.70%(W1)和6.25%(W2),收割后W2模式下稻田TP含量较W1高出13.33%(N1)和15.63%(N2)。间歇灌溉配施缓释肥可以有效促进水稻磷素吸收,进而实现增产。

  • 刘同歌, 苑海鹏, 叶云舒, 张一宁, 屈施旭, 张玉红
    节水灌溉 . 2023, (12): 41-50.   DOI: 10.12396/jsgg.2023034
    HTML54 PDF17

    为探究火麻干旱胁迫的耐受能力及复水后其次生代谢产物的含量变化。以土培盆栽的方式培养火麻幼苗,以正常浇水的火麻为对照(CK),对比分析胁迫组在胁迫后的0、3、5、7、9 d和复水后的生理特性、光合及次生代谢产物的变化情况。结果表明:干旱胁迫条件下,火麻叶中含水量、光合指标、最大光能转换效率、实际光能转换效率、电子传递速率R ET、光化学淬灭系数Q p降低;而非光化学淬灭系数Q NP、叶绿素和类胡萝卜素、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖及MDA含量和相对电导率上升,4种抗氧化酶活性升高,复水后叶片含水量、叶绿素b、光合指标、脯氨酸含量和SOD活性低于CK组,其他各生理指标均高于CK组水平。总黄酮、总酚和总萜含量升高,复水后这3种次生代谢产物含量不同程度地低于对照。火麻的第1、2对叶片中CBD含量随胁迫程度的增加而降低,且远高于下部叶片;第3、4对叶中CBD含量虽在7 d胁迫处理时含量最高,但仍低于对照并且2者差异不显著(P<0.05);第5、6对叶片在胁迫处理的3 d时CBD含量达到峰值。复水后,3组叶位中的CBD含量均高于CK组。综合研究发现,适度的干旱胁迫会提高火麻的生理抗逆性,降低其光合作用,提高次生代谢产物的含量;胁迫会降低药物活性物质CBD的含量;在适度的胁迫经复水后,缓解了胁迫对植物的伤害,并提高叶片中CBD的含量。

  • 王大洋, 王大刚, 杨庆, 姬明飞, 莫崇勋, 刘少博, 林泽群
    节水灌溉 . 2023, (12): 66-73.   DOI: 10.12396/jsgg.2023302
    HTML51 PDF11

    气象驱动数据的质量会显著影响陆面模式的模拟表现。针对目前出现的多源气象数据集,选取GSWP3和WFDE5分别驱动CLM4.5陆面模式,对黄河流域地表蒸散发过程模拟,并结合多个评价指标从多个时空尺度评估模式表现。结果表明:相比于基准蒸散发,GSWP3和WFDE5模拟的多年平均蒸散发的RMSE值分别为61.5和49.5 mm/a,KGE值为0.83和0.87。时间上,模拟蒸散发和基准蒸散发均表现显著增加的趋势。空间上,两种气象驱动都在黄河中游表现最佳,黄河源区则存在不同程度高估。季节性上,GSWP3在春、冬季的模拟表现优于WFDE5,在夏、秋季的表现劣于GSWP3。综合分析,WFDE5驱动下CLM4.5的总体表现优于GSWP3。研究结论可为陆面模式蒸散发模块改进提供动力和方向。

  • 巫奎君, 杨路华, 王金毅, 张玮婷, 薛德鹏, 郑迎春
    节水灌溉 . 2023, (12): 93-97.   DOI: 10.12396/jsgg.2023209
    HTML38 PDF6

    研究内镶贴片式滴头流道结构参数对水力性能的影响,对滴灌带灌水器流道优化具有重要意义。以节水灌溉工程中常用的6款贴片滴灌带为研究对象,利用UG软件与三维实体建模软件Space claim对滴头流道的7个主要结构参数进行测量,并通过主元分析法对其影响力进行排序。在0.02~0.15 MPa不同压力下开展压力流量试验,在0.1 MPa下开展含砂率为5、15 g/L的抗堵试验,并通过回归分析研究内镶贴片式滴头流量与流道结构参数的关系。表征梯形流道结构的7个参数对贴片流道的水力性能的影响力排序为:齿间距>流道宽度>齿尖弧长>流道深度>齿高>流道周长>齿数。压力流量试验时,相较于其他滴灌带,二号滴灌带滴头流道周长最短,齿间距与流道深度较小,流量的变化幅度较小,水力性能较好。浑水试验含砂率为5 g/L时,相对流量与滴头流道面积和齿尖弧长呈正相关关系,与齿间距呈负相关关系。齿间距、齿尖弧长、流道面积是影响滴灌带流道水力性能及抗堵塞性能的主要结构参数,对滴灌带滴头的设计生产具有积极意义。

  • 冉光妍, 王光耀, 杜慧娟, 吕密
    节水灌溉 . 2023, (11): 1-10.   DOI: 10.12396/jsgg.2023202
    HTML151 PDF46

    基于塔里木河流域46个县(市)2015-2020年6年的面板数据,利用SBM-undesirable模型、核密度估计和Tobit模型分析流域内农业用水效率的时空格局及影响因素。结果表明:考虑了水污染的塔里木河流域农业生态用水效率呈现出逐年提高的趋势,但整体不高;流域内兵团各市和克孜勒苏柯尔克孜自治州的农业生态用水效率相对较高,其中又以阿拉尔市和若羌县为最高,达到了现有技术水平下的最优状态,效率值为1,而阿克苏地区和喀什地区的农业生态用水效率相对较低;农业生态用水效率值较高的县(市)主要分布在流域东部和西部边缘,研究时段内效率值分布重心呈现出自中部向西南部演进的趋势;进一步研究发现,农业水价、经济发展水平、节水灌溉技术等因素对流域农业生态用水效率的影响显著,水价越接近供水成本,对效率的提升贡献越大,节水灌溉技术和地膜应用越广,农业生态用水效率越高。研究的政策含义表明:应继续在流域内推广节水灌溉技术,除了普及滴灌设施以外,在条件适宜的区域可采用地膜覆盖来减少蒸发;应持续推进农业水价改革,因地制宜地调整农业用水价格,合理设置阶梯水价,积极探索水权交易制度。

  • 李平, 王辉, 欧阳赞
    节水灌溉 . 2023, (11): 11-18.   DOI: 10.12396/jsgg.2023232
    HTML76 PDF15

    为优化再生水与淡水交替供水方式,研究交替供水方式对红壤入渗特性及水盐分布规律的影响,以确定最优交替供水方式。选取5、10 g/L 2种浓度钠盐溶液和淡水为试验用水,设置了咸淡水混合(SF混合)、咸淡交替(SF)、淡咸交替(FS)、咸淡咸淡交替(SFSF)和淡咸淡咸交替(FSFS)5种供水方式,并以淡水(CK)为对照,进行一维垂直土柱入渗试验。结果表明:2种钠盐浓度下累积入渗量随着交替次数增加而增加,360 min入渗时刻,5 g/L和10 g/L淡咸淡咸交替处理分别比淡咸交替处理增加了28.85%和18.98%;Philip模型更适合描述FS交替供水和CK下土壤累积入渗量随入渗时间的变化,Kostiakov模型更适合描述SF混合、SF、SFSF、FSFS处理下红壤入渗特征;土壤剖面盐分分布受交替供水方式的影响,盐分累积程度受钠盐浓度的影响,在同一供水方式下,2种钠盐浓度的电导率(EC)分布规律一致,且随钠盐浓度增加,EC值增大。5 g/L下淡咸淡咸交替供水能增强土壤入渗能力,降低土壤盐分累积,为最优交替供水方式,推荐淡咸淡咸交替供水为南方亚热带区红壤再生水灌溉方式。

  • 王茜, 查元源
    节水灌溉 . 2023, (10): 1-10.   DOI: 10.12396/jsgg.2023272
    HTML162 PDF60

    农田生态系统每时每刻都与大气进行着热量、水分与二氧化碳的交换,消耗可利用水资源的同时生产人类生存所需粮食。陆面模式能定量刻画土壤-植被-大气间能量、动量和水汽交换,但其应用受到参数不确定性的制约。选取禹城站与栾城站2个华北平原典型农业生态系统试验站,采用拉丁超立方抽样法(LHS)基于Sobol方差分析检测了Noah-MP模型的42个参数对潜热通量(LE)、显热通量(H)、净生态系统碳交换量(NEE)、第1层土壤含水率(SM1)及第2层土壤含水率(SM2)5个输出变量的全局敏感度,筛选出高敏感参数。结果表明:若不考虑敏感性指标的精确排序,为节约计算成本,拉丁超立方抽样法的抽样次数可以取为参数数量的5倍左右;对这5个模型输出而言,敏感参数在站点间及不同气孔阻抗的土壤水分限制因子参数化方案下的表现较为一致,主要包含5个植被相关参数(LTOVRC、QE25、MRP、VCMX25、SLA)和4个土壤相关参数(BEXP、SMCMAX、SMCREF、SMCWLT),而土壤参数SMCMAX、SMCREF、SMCWLT与BEXP的全局敏感度在华北平原的不同站点间变异性较大;对比禹城站,在更为干旱的栾城站应用不同的土壤水分限制因子参数化方案时,BEXP的全局敏感度发生显著变化,因此干旱地区应重视对土壤参数BEXP的校准。

  • 罗敏, 张通港, 王春, 闫思慧, 程煜, 张体彬, 康跃虎, 曾万祺
    节水灌溉 . 2023, (10): 18-27.   DOI: 10.12396/jsgg.2023045
    HTML93 PDF28

    为解决河西走廊地区文冠果种植中因水资源短缺和土壤盐渍化导致文冠果生长及产量不佳的问题,在滴灌条件下研究不同土壤基质势(SMP)水平对文冠果果园土壤水盐分布特征的影响,以期为该区文冠果滴灌灌溉制度的制定提供科学依据。田间试验于2021年5-9月在甘肃省张掖市(河西走廊中部地区)开展,选择幼树期(1 a生)和结果期(5 a生)文冠果果树,均以传统地面灌为对照,在滴灌条件下设置不同SMP阈值处理,其中幼树期为-10、-20、-30、-40、-50 kPa,结果期为-5、-10、-15、-20、-25 kPa。结果表明:①滴灌条件下文冠果果园土壤体积含水率随着SMP阈值的降低而减少。随着SMP阈值逐渐降低,幼树期文冠果生长季末根区土壤体积含水率分别为0.14、0.13、0.13、0.12、0.11 cm3/cm3,结果期分别为0.21、0.20、0.17、0.16、0.12 cm3/cm3。②经过一个生长季的滴灌后,各处理土壤饱和泥浆提取液电导率(ECe )均显著降低。随着SMP阈值逐渐降低,幼树期文冠果生长季末土壤ECe 由灌溉前的5.45 dS/m分别降低为3.69、3.85、4.23、4.61 dS/m和5.00 dS/m,结果期由灌溉前的6.96 dS/m分别降低为4.47、4.87、4.83、5.59 dS/m和5.71 dS/m。③与传统地面灌溉相比,滴灌灌溉能够有效减少文冠果根区土壤积盐,更有利于形成适宜作物生长的根区水盐环境。综合考虑文冠果耐盐性及水分利用效率,建议河西走廊地区文冠果滴灌种植时,幼树期SMP阈值控制在-30 kPa,结果期SMP阈值控制在-20 kPa。

  • 张小艳, 张芮, 王建旺, 唐小娟, 张真荣, 魏鹏程
    节水灌溉 . 2023, (10): 55-60.   DOI: 10.12396/jsgg.2023102
    HTML60 PDF13

    针对传统普通地膜对环境和土壤的危害,以新型环保材料地膜覆盖与普通覆膜进行比较,以期为覆膜栽培的可持续发展提供参考依据。设置了生物降解膜(M3)、液态地膜(M4)、黑色地布(M2),并以普通白色地膜(M1)作为对照,共4个处理,进行大田试验。试验结果表明,不同覆膜材料在一天不同时间的增温效果不同,随着生育期推移,不同覆膜温差逐渐减小,生物降解膜在苗期增温效果显著。覆生物降解地膜的土壤含水率在玉米抽雄期前与普通白膜差距较小,具有良好的保墒作用。不同覆膜材料对土壤理化性状的影响不同,对速效钾的影响最显著,各覆膜处理速效钾的含量在各层都表现为M4>M2>M3>M1;对速效磷的影响主要在0~10 cm层;对全磷的影响不显著。覆生物降解膜的籽粒产量为14 294.56 kg/hm2,与覆普通白膜差异不显著。覆液态地膜产量最低10 535.64 kg/hm2,与生物降解和普通白膜差异显著。覆盖生物降解膜的耕层土壤营养环境与玉米产量均较优,是甘肃中部地区玉米种植中适宜的覆盖材料。

  • 邵帅超, 章少辉, 张凯, 刘建丽
    节水灌溉 . 2023, (9): 1-7.   DOI: 10.12396/jsgg.2023212
    HTML186 PDF94

    精准的灌区量测水方法与技术是减少灌区无效弃水,保障灌区用水安全的重要手段。针对灌区明渠量测水方法与技术,系统阐述了水工建筑物量水、特设量水设备量水、流速—面积法量水和水位—流量法量水4种方法的研究进展,归纳分析了4种量测水方法的适用条件及量测精度,阐述了不同场景下明渠量测水方法应用情况。结果表明:配备水位传感器等设备的量水建筑物为数据获取与传输提供了便利;优化建筑物结构特征可提升建筑物适用范围和测量精度,推动了特设量水设备技术发展。流速—面积法因量测精度高常用于校准其他量测水方法,但其操作复杂、耗时长导致测流效率较低,随着超声波等技术日趋成熟,可用以复杂流态流量的测量工作;流速分布规律作为流速—面积法量水的基础,利用流速分布规律可建立点流速与断面平均流速的关系,进而通过点流速获取断面流量。水位—流量法受断面参数影响显著,仅对特定工况可用,因此难以推广。利用机器学习方法处理大量水位与流量关系的历史数据对水位预测流量提供了数据处理手段。最后,探讨了非接触式量测水技术以及模型算法对流量预测的发展前景,结合目前研究基础和实际需求对未来的研究方向进行了讨论,以期为进一步提高量测水精度、降低量测水布设设备成本等方面提供有价值的参考依据。

  • 贺英豪, 谭军利, 王西娜, 董昊
    节水灌溉 . 2023, (8): 1-9.   DOI: 10.12396/jsgg.2023118
    HTML126 PDF43

    掌握不同灌溉方式下压砂地土壤水盐及pH的空间分布规律可以有效提高微咸水的利用效率。利用田间取样、经典统计学、地统计学以及克里格插值法对比分析了滴灌和微喷灌0~40 cm土层土壤含水率、电导率和pH值的空间变异特征。结果表明:微喷灌的土壤含水率略低于滴灌,0~40 cm土层土壤含水率属于中等变异性,且具有中等强度的空间相关性。微喷灌0~20 cm土层土壤平均电导率和离散化程度小于滴灌,同时,2种灌溉方式下0~20 cm和20~40 cm土层电导率的空间分布均表现出中等变异且具有较强的空间相关性;20~40 cm土层的平均电导率小于0~20 cm土层。无论微喷灌还是滴灌,调查地块的土壤电导率表现为中间位置低而地边较高,土壤含水率则在中间位置高而地边低。灌溉方式对土壤pH值的影响不显著,其空间变异性属于弱变异,但微喷灌条件下pH值具有较强的空间相关性。微咸水灌溉条件下压砂地抑制了表层土壤盐分累积,并存在向未覆砂的地块边缘聚积的现象。不同灌水方式下压砂地土壤水分和盐分均存在中等的空间变异性和空间自相关性,而pH值空间变异性较弱。研究结果可以为压砂地的微咸水合理利用提供理论依据。

  • 张俊, 缑丽娜, 何振嘉, 肖欣怡, 梁飞, 任虎兴, 傅渝亮
    节水灌溉 . 2023, (8): 10-16.   DOI: 10.12396/jsgg.2023126
    HTML61 PDF21

    为探究不同肥液浓度对涌泉根灌双点源交汇入渗湿润体特性变化和水分运移规律的影响,在陕北榆林西北农林科技大学远志山试验基地,设置4个肥液浓度(质量浓度)(0、5、10和20 g/L),开展了肥液浓度对土壤累积入渗量、土壤含水率影响的试验研究。结果表明:相同肥液浓度条件下,自由入渗处累积入渗量大于交汇入渗处累积入渗量,涌泉根灌交汇入渗累积入渗量随时间和肥液浓度变化存在显著的幂函数关系(R 2>0.9,P<0.01)。采用Philip模型和Kosyiakov模型均能拟合双点源涌泉根灌入渗过程,肥液浓度越大,吸渗率S也越大,土壤的入渗能力越强。肥液浓度增加了双点源涌泉根灌的累积入渗量,与单点源涌泉根灌对比,双点源涌泉根灌累积入渗量有所减小,但交汇面土壤含水率有所提升。在双点源交汇入渗情况下,不同位置处土壤水分的变化差异小于自由入渗侧,而肥液浓度越大,交汇面处的湿润深度越深,土壤含水率大于自由入渗侧土壤含水率。在实际灌水过程中,肥液浓度过大将不利于水肥利用效率的提高。因此,在田间布设过程中,合理的双点源布置方式能更有效地提高涌泉根灌灌水器的灌水效率,同时提高水资源利用率。

  • 侍世玲, 韩若琳, 蒙仲举
    节水灌溉 . 2023, (8): 110-120.   DOI: 10.12396/jsgg.2023085
    HTML82 PDF14

    为探究半干旱区不同放牧管理草地土壤优先流的特征,以内蒙古中部荒漠草原为研究对象,通过野外模拟染色示踪试验,并结合计算机图像处理技术对优先流的发育特征、发育程度以及影响因素进行系统研究,分析不同放牧管理对草地水分溶质运移的影响,以期为半干旱草原植被恢复和水土保持工作提供理论数据支撑。结果表明:①不同放牧管理草地土壤水分入渗深度空间异质性较强,禁牧草地水分入渗深度最大,波峰-波谷交替分布结构明显,入渗水流的非均匀性强。②不同放牧管理草地均有优先流现象发生,但程度和类型存在差异,均匀基质流主要分布在表层土壤,禁牧草地优先流发育程度最高。③土壤机械组成是影响半干旱区管理草地土壤优先流形成和发育的核心因素。综上所述,在半干旱草原区,禁牧草地具有更大的土壤水分入渗深度和优先流效应,可有效增加水分和养分输送,减少地表径流和养分流失,可作为半干旱草原地区的一种可持续的放牧管理实践。

  • 任志鹏, 何良伟
    节水灌溉 . 2023, (8): 34-43.   DOI: 10.12396/jsgg.2023154
    HTML64 PDF10

    根长密度分布是反映作物根系潜在水分利用状态的重要指标,然而,当前关于水盐胁迫下作物根系量化的研究有限。以2016-2017年盐渍农田向日葵为研究对象,比较分析了不同盐分田块(低S1、中S2和高S3)的土壤水盐和作物根长密度分布变化,提出可以表征其动态变化的Logistic模型(LRDG),并对模型参数(αβ)进行量化。结果显示:高盐田块的作物根长密度整体高于低盐田块,且根系集中生长的现象显著,特别是在蕾期后,向日葵根系集中分布于30~75 cm土层,累积根长占比超过40%,其中2016年S3田块作物根长密度峰值达5 cm/cm3以上。相比于标准根长密度的指数和幂函数模型,Logistic模型可较好地表征盐渍农田向日葵静态根长密度分布,R 2为0.870,RRMSE为0.338;同时,Logistic模型参数αβ随土壤表层水盐和积温变化规律显著,由此具体量化了参数αβ的计算公式,参数量化验证RRMSE分别为0.425和0.297。这表明构建的LRDG模型能够准确表征土壤水盐胁迫下作物根长密度分布的动态响应,可为盐渍农田作物抗逆潜力挖掘和水肥科学管理提供工具支持。

  • 张甜甜, 郭向红, 雷涛, 孙西欢, 马娟娟, 郑利剑
    节水灌溉 . 2023, (8): 80-88.   DOI: 10.12396/jsgg.2023091
    HTML58 PDF10

    为模拟蓄水坑灌果园土壤水分动态,实现土壤水分动态预测,基于土壤的水量平衡原理,在现有分层水量平衡模型的基础上引入局部灌溉系数 ξ,对蓄水坑所在的0~70 cm土层的下渗水量进行了修正,建立了蓄水坑灌条件下0~200 cm土层的分层水量平衡模型。于2015年4-10月,在山西省晋中市太谷县农业科学院果树研究所进行两个水分处理(处理一灌水上下限为田间持水量的50%~80%、处理二灌水上下限为田间持水量的60%~90%)蓄水坑灌果园水分动态监测试验。采用处理一的数据率定了模型的局部灌溉系数 ξ,得到 ξ的率定值为0.8,采用处理二的数据对率定后的模型进行验证,验证得到的模型均方根误差最大值为0.007 4 cm3/cm3、平均相对误差最大值为2.80%、平均绝对误差最大值为0.006 4 cm3/cm3,说明模型具有较高的模拟精度,分层水量平衡模型可以用于蓄水坑灌果园土壤水分动态模拟。两个水分处理的水分动态模拟结果显示,由于蒸发、水分下渗、根系吸水等耗水因素,随着时间的推移各层土壤含水率呈下降趋势,当有灌溉和降雨时呈上升趋势,整体来看土壤含水率在一定范围内不断波动;灌溉和降雨之后从浅到深各土层土壤含水率的增加幅度呈现了不同的趋势,灌溉之后各土层土壤含水率的增加幅度随深度先增大后减小,降雨之后各土层土壤含水率的增加幅度随深度逐渐减小;相较于中层和下层,上层土壤含水率的波动范围更大且该层土壤的平均含水率更低;处理二各层土壤的平均含水率均高于处理一。

  • 史敏莉, 罗为群, 吴泽燕, 林佳欣, 胡兆鑫, 涂纯
    节水灌溉 . 2023, (7): 1-9.   DOI: 10.12396/jsgg.2022403
    HTML152 PDF48

    土壤水热因子是影响岩溶区植被恢复、生态修复和水土保持等的主要因素,降雨变化是限制土壤温度和水分变化的一个重要因素,因此在典型峰丛洼地不同地貌部位选择监测点,对不同降雨条件及20、50、80、110 cm深度土壤温度和水分进行连续监测,探讨峰丛洼地区降雨变化对土壤水分和温度的影响机制及其两者耦合关系。结果表明:随土层深度增加土壤水分变异系数增大,土壤温度变化幅度减小。洼地土壤水分对不同条件下的降雨均有响应,但坡地土壤水分对中雨以上级别的降雨发生降雨响应,且坡地土壤水分响应程度较洼地土壤水分强烈。土壤温度日变化特征仅存在于小雨或中雨,大雨或暴雨时,其变化呈现逐渐下降的趋势。土壤水分和温度的相关性在洼地和坡地呈相反的变化。

  • 郭佳昌, 孙西欢, 马娟娟, 郭向红, 郑利剑, 孙瑞峰
    节水灌溉 . 2023, (7): 117-124.   DOI: 10.12396/jsgg.2023021
    HTML102 PDF25

    为探明极端干旱区新型根区灌溉方式下不同灌水上下限对土壤水分分布规律、葡萄生长动态、产量和灌溉水利用效率的影响,采用新型根区灌溉方式(RI),以地面沟灌(FI)作为对照,分别设置3个灌水上下限(W1:田间持水率50%~80%、W2:田间持水率60%~90%、W3:田间持水率70%~100%)展开研究。结果表明:与沟灌相比,水平方向上根区灌溉处理沟垄两侧水分分布更均匀;垂直方向上根区灌溉处理40~80 cm土层土壤平均含水率比沟灌处理提高了2.98%~6.76%,促进了灌溉水向中深层入渗;同一灌溉方式下,土壤含水率随着灌水上下限的提高而增大。灌溉方式、灌水上下限及其交互作用对葡萄新梢、果实生长的影响达到了极显著水平(P<0.01),RIW2处理灌水量较FIW3处理降低了30.08%,新梢长度减小了20.32%,单果重增加了22.90%,增产8.21%。根区灌溉处理中产量与水分利用效率大小均表现为RIW2>RIW3>RIW1;根区灌溉方式相较于沟灌,灌溉水利用效率提高27.40%~42.64%,节水增产效果显著。综合考虑葡萄生长、产量、灌溉水利用效率等,试验条件下根区灌溉方式下灌水上下限为60%~90%田间持水率最优,可为极端干旱区葡萄产业制定科学灌溉方案提供理论与技术依据。

  • 周林康, 郭磊, 晋华
    节水灌溉 . 2023, (7): 52-59.   DOI: 10.12396/jsgg.2022401
    HTML102 PDF21

    土壤水分在调节陆地-大气水循环及能量收支平衡中起着重要作用,已有研究大多基于实验的方法探讨土壤水分的变化规律,然而对于大尺度区域和长时间土壤水序列的分析存在一定的局限性。卫星遥感监测能够提供大面积、全天时、全天候的数据,其中欧洲空间局(European Space Agency,ESA)气候变化项目(Climate Change Initiative,CCI)遥感土壤水分数据因具有“长时间序列、高精度”等特点,使其成为研究土壤水分变化规律的主要数据来源,可为大尺度农业旱情评估和预警提供一定的数据支撑。因此,以2000-2015年ESA CCI遥感土壤水分数据为基础,结合归一化植被指数(NDVI)和气候数据等,对山西省的土壤水分时空演变规律进行分析,并采用相关性分析法和主成分分析法探讨了土壤水分与NDVI、降水量、气温以及风速之间的相关关系,从而确定影响山西省土壤水分时空变化的主要因子。结果表明:山西省土壤水分整体呈“南部、北部低,中部高”的分布特征,且空间分布特征具有一定的稳定性。近16 a来,山西省土壤水分变化整体呈不显著上升趋势,其倾向率为0.000 6 a-1。采用相关性分析法得知土壤水分与NDVI、降水量、气温呈正相关关系,与风速呈负相关关系。结合主成分分析法最终确定影响山西省土壤水分变化的主要因子是NDVI和降水量,其次是气温以及风速。

  • 吴旭斌, 冯浩, 董勤各, 钟佳旺, 赵鹏
    节水灌溉 . 2023, (6): 100-109.   DOI: 10.12396/jsgg.2023048
    HTML152 PDF46

    河套灌区降水稀少、昼夜温差大,早春温度偏低影响春玉米生长,为改善灌区春玉米水热环境,以不同覆膜与灌溉组合为研究对象,探究适宜的保墒增温和提质增效的覆膜灌溉耕作模式,为河套灌区水热资源的高效利用提供理论指导与技术支撑。试验布设4个处理:畦灌+不覆膜(CK)、畦灌+透明地膜覆盖(QB)、沟灌+透明地膜垄体覆盖(GB)、沟灌+黑色地膜垄体覆盖(GH),以探究不同覆膜灌溉方式下春玉米田土壤含水率和土壤温度变化规律、春玉米产量及水热资源利用效率。结果表明:垄膜沟灌可提高表层土壤含水率和根区储水量。播后61 d,GH、GB和QB处理根区土壤储水量分别较CK增加36.01%、36.61%和21.37%,且垄膜沟灌显著高于覆膜畦灌。播后133 d,GH根区土壤储水量较CK和QB增加19.02%和17.40%。垄膜沟灌有效提高日均土壤温度,GB生育期日均土壤温度较QB和CK平均增加1.01 ℃和1.59 ℃,GH较QB和CK平均增加0.86 ℃和1.44 ℃。垄膜沟灌土壤有效积温显著高于畦灌处理,其中GB较QB和CK提高7.78%和16.70%;GH较QB提高6.26%,较CK提升14.46%。春玉米产量呈现出与百粒重结果相同的显著性差异,其中QB较CK提升16.19%,GB较QB提升13.64%,较CK提升32.04%。GB处理下水分利用效率(WUE)和土壤有效积温生产效率(TUE)较QB提升25.79%和5.41%,较CK提升45.69%和13.66%。GB可有效提升根区土壤储水量及温度,改善春玉米水热资源利用效率,提高籽粒产量。综上,建议在内蒙古河套灌区推行沟灌+透明地膜垄体覆盖技术,以提高春玉米产量及水热资源利用效率。

  • 吕丽华, 崔永增, 李谦, 姚艳荣, 黄冀楠, 张经廷, 孟建, 李明远
    节水灌溉 . 2023, (6): 76-82.   DOI: 10.12396/jsgg.2022415
    HTML94 PDF21

    为制定华北地区夏玉米稳产节灌制度,研究了夏玉米长期不同施氮量及生育期降水对12展叶期补灌的增产效应。采用两因子裂区试验,灌水量为主区,设限水(W1)和适水(W2);施氮量为副区,纯氮分别为0、60、120、180、240和300 kg/hm2。结果表明施氮水平明显影响12展叶期补灌增产效应,施氮量≤60 kg/hm2土壤全氮和有机质含量从第2和第4年开始逐年下降,多数年份12展叶期补灌增产效应基本消失;施氮量≥120 kg/hm2土壤养分含量升高或基本维持平衡,补灌的增产效应较大。12展叶期补灌的增产效应受播种-12展叶期有效降水量的影响,该时期降水量≥136 mm时,播前灌1次水即可维持较高的产量水平;降水量<136 mm时,12展叶期补灌可优化穗粒数和千粒重,增产效果显著。综合分析,夏玉米在灌溉播前水前提下,播种–12展叶期有效降水量可作为12展叶期灌水与否的重要决策依据。

  • 朱浩勇, 方竹玲, 梁沥方, 李宏昌, 王延平
    节水灌溉 . 2023, (6): 91-99.   DOI: 10.12396/jsgg.2022414
    HTML91 PDF14

    在干旱半干旱地区,节水灌溉是农田增产的重要措施。为给壤中防渗措施在节水灌溉中应用提供理论依据。利用大型称重式蒸渗仪研究了两种防渗措施下冬小麦生育期灌溉水入渗再分布、蒸散、作物根系生长、产量和水分利用效率等。研究结果表明:在冬小麦生育期,采用壤中防渗措施能显著提高防渗层(0~40 cm)之上的土壤平均贮水量,壤中压实(C)和铺膜处理(P)分别比对照组(CK)提高6.8%和10.0%;明显提高蒸腾(T)在蒸散(ET)中的占比,促进作物对灌溉水的吸收利用;促进冬小麦根系生长发育,C和P处理0~100 cm根系生物量分别增加了10.4%和28.0%;C和P处理的产量分别比CK处理提高5.4%和18.3%,水分利用效率分别比对照提高0.94和3.19个百分点。在考虑环境因素的前提下,壤中压实防渗处理更适用于在西北旱地农业生产中应用。

  • 周健凡, 管光华, 冯晓波
    节水灌溉 . 2023, (5): 1-9.   DOI: 10.12396/jsgg.2022395
    HTML134 PDF68

    长喉槽是一种经济、稳定、水头损失较小的量水设施,为优化其体型设计,并为其应用于含沙水流渠道量水提供参考,采用三维流体力学计算软件对不同收缩形式长喉槽内部的水流与泥沙特性进行了模拟计算。在验证数值模型可靠性的前提下,由弗汝德数、渠道超高分析确定了收缩率取值区间:仅有侧收缩形式0.36~0.40、仅有底收缩形式0.40~0.72、既有侧收缩又有底收缩形式0.36~0.73;水流含沙时,模拟结果表明泥沙主要淤积在长喉槽上游行近渠段,并且泥沙淤积厚度:仅有侧收缩形式<既有侧收缩又有底收缩形式<仅有底收缩形式。研究表明3种收缩形式长喉槽中,既有侧收缩又有底收缩形式结构设计灵活度高,从泥沙淤积角度考虑,仅有侧收缩形式最优,结论可为我国多沙河流灌区的长喉槽量水设计提供技术依据。

  • 苏振辉, 降亚楠, 吕婧妤, 徐超, 陈威, 李彬
    节水灌溉 . 2023, (5): 46-55.   DOI: 10.12396/jsgg.2022273
    HTML132 PDF28

    为探究灌区考虑水质水量耦合模拟优化的水资源优化配置模型与方法,基于FloPy和Pymoo构建了水量水质耦合的多目标模拟优化模型。采用地下水数值模拟模型MODFLOW和溶质输移模型MT3D模拟了灌溉引起的地下水位变化和污染物的扩散过程,考虑灌溉收益、作物水分生产率、地下水位变幅和污染扩散4个目标,分别采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ对该问题进行求解,并对比分析了两种方法的实际应用效果。采用多准则分析评价方法TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution),推荐了灌溉方案。推荐灌溉方案在平水年和枯水年分别可以最大减少地下水位变幅56%和43%,最大减少污染扩散面积54%和40%。

  • 马明泽, 王红雨, 李杰, 金铭锐, 马俊毅, 郭丽平
    节水灌溉 . 2023, (4): 1-8.   DOI: 10.12396/jsgg.2022344
    HTML161 PDF19

    灌溉回归水再利用问题是西北干旱、半干旱地区农业灌溉亟待解决的问题,已有研究表明,由管壁裹土工布+砂砾石复合的农田排水暗管外包料的滤土、排水效果显著。为探究该类外包滤料的防淤堵情况,结合宁夏银北灌区暗管排水循环利用问题,采用砂砾石、沸石、炉渣材料和当地常用管壁外裹土工布构造了排水暗管的复合型外包滤料结构,通过室内土柱渗透试验,分析研究了复合型外包滤料的防淤堵性状与评价方法。试验结果表明,复合型外包滤料的防淤堵效果优于仅铺设土工布的情况,而传统砂砾石与吸附性材料之间的防淤堵效果存在细微差别;复合型外包滤料可以使用沸石、炉渣等吸附材料代替砂砾石,但应满足滤料的级配条件,在Cu >4的同时不宜缺少小粒径滤料;滤料部分的水力梯度值占复合型外包滤料的总体水力梯度值的百分比更大;考虑外包滤料内部各结构权重的改进梯度比方法用于分析判断暗管外包滤料的防淤堵情况是可行的。

  • 杨杰, 肖娟, 侯诗宇, 李艳丽, 彭志慧
    节水灌溉 . 2023, (4): 18-24.   DOI: 10.12396/jsgg.2022329
    HTML134 PDF21

    为探明气雾栽培下黄瓜生长发育的情况,研究了不同因素(营养液浓度和喷雾频率)对雾培黄瓜生长发育的影响。其中,营养液浓度用电导率EC(mS/cm)表示,分别设为低浓度C1:1.6(苗期)和2(开花结果期)、中浓度C2:2(苗期)和2.4(开花结果期)、高浓度C3:2.4(苗期)和2.8(开花结果期),喷雾频率分别设为高频T1:30 s/5 min(喷雾时间∕间隔时间)、中频T2:30 s/15 min、低频T3:30 s/30 min。试验期间对黄瓜植株株高、茎粗、叶面积、叶片SPAD值(叶绿素相对含量)、瓜长、瓜粗等指标进行监测。结果表明:在苗期C1T1处理下黄瓜植株的株高、茎粗、叶面积指标均优于其他处理,低浓度高频灌溉更有利于苗期黄瓜的生长;在开花结果期C3T1处理下黄瓜植株株高茎粗生长最快,且叶片SPAD值、瓜长、瓜粗均优于其他处理,高浓度高频率更有利于黄瓜开花结果期的生长。在全生育期结束时,利用主成分分析法对各处理进行综合评价,得出C3T1处理综合得分最高。因此,处理C3T1最有利于黄瓜植株的生长。

  • 曹巍, 刘宏权, 陈任强, 王鑫鑫, 薛宝松, 商振清
    节水灌溉 . 2023, (4): 39-51.   DOI: 10.12396/jsgg.2022268
    HTML120 PDF24

    为有效缓解我国农业用水紧缺,实现农田科学用水,发挥节水灌溉技术优势,提高玉米种植现代化水平,对膜下滴灌技术进行了梳理总结。结合膜下滴灌技术下玉米产量、品质及其土壤性质的响应规律,对膜下滴灌技术进行评价。将膜下滴灌技术与传统灌溉、浅埋滴灌、不覆膜滴灌和其他灌溉方式进行比较,系统论述膜下滴灌的特点优势、增产节水效果和不足之处,并总结不同条件下合适的灌溉方式。在深入探究膜下滴灌施肥制度、灌水制度和水肥耦合的基础上,通过对玉米生长和水肥利用效率的影响,讨论灌水和施肥的协同效应,旨在精炼出适用于不同条件下玉米膜下滴灌的水肥阈值,实现节水、省肥、高产、优质、高效的目的。由于膜下滴灌可将水溶性化肥、非常规水源等灌溉用水作用于土壤环境,土壤的理化性质和土壤酶、土壤生物会受到影响,分析土壤生态系统做出的响应将对提高土壤肥力、减少养分流失具有重要意义。围绕地膜污染、地下水补给降低和覆膜与滴灌的缺点等膜下滴灌技术存在的问题提出解决方式,以优化膜下滴灌技术的材料配置和使用方法。在此基础上,为更好发挥膜下滴灌技术的优势,从区域地下水埋深、不同灌溉方式相结合、构建作物生长模型、作物品质和生态问题、膜下滴灌适用条件方面对膜下滴灌技术进行展望。

  • 霍倩, 檀海斌, 郑成海
    节水灌溉 . 2023, (4): 82-86.   DOI: 10.12396/jsgg.2022352
    HTML97 PDF19

    微喷带喷孔直径小,难以精准测量与加工,其单孔水力性能是微喷带标准化设计的瓶颈问题。为了精确预测微喷带喷孔水力特性,以内径32 mm无缝钢管为载体,采用精密激光技术加工了0.3、0.4、0.5、0.6和0.7 mm 5种标准孔径喷孔,分别进行了10个压力水平下的流量测试,通过3次样条插值和多项式拟合构建了孔径-压力-流量模型,并与某进口微喷带0.3、0.35和0.54 mm 3种孔径的流量实测值进行了比较分析。研究结果表明,由实测数据建立的无缝钢管标准孔的压力流量公式拟合精度很高,决定系数均超过0.99;随着孔径的增大,小孔流量随压力变化较为敏感,且在较低压力下变化程度越加剧。由3次样条插值得到的孔径-压力-流量模型的预测精度总体上优于多项式拟合,前者预测的微喷带喷孔流量与实测值的相对误差绝对值是0.46%~4.69%,而后者达到0.91%~5.35%,而且预测小孔径0.3、0.35 mm的精度要优于大孔径0.54 mm。得到的无缝钢管标准孔径下压力流量特性以及孔径-压力-流量插值预测模型为微喷带产品的优化设计提供技术支撑。

  • 赵冰清, 陈恬玥, 孙晓敏, 郭子璇, 岑由东, 杨青君, 张宽地
    节水灌溉 . 2023, (3): 106-115.   DOI: 10.12396/jsgg.2022233
    HTML179 PDF22

    探究植被覆盖下的坡面流阻力特性对土壤侵蚀模型的建立有着重要意义。通过3个坡度、7个流量和10个草被覆盖度下的定床冲刷实验,系统分析坡面薄层水流的流型流态与阻力特性。实验结果表明,坡面水流流态受到草被覆盖度与坡度的综合影响,主要分布在层流区及过渡流区。通过等效粗糙度和坡面水流流动阻力规律,推导出等效阻力系数fe 的计算公式,公式表明草被覆盖度是影响水流阻力的重要因素,fe 值随覆盖度增加而整体增大,实验结果显示当覆盖度在0%~37.68%的范围内时,等效阻力系数始终小于1.5;而当覆盖度在56.52%~94.2%的范围内时,fe 由0.697~3.042增长至2.440~14.393。淹没度及雷诺数对等效阻力系数的影响与覆盖度密切相关,覆盖度低于18.84%时,等效阻力系数随淹没度与雷诺数的增加而呈减小趋势;而当覆盖度高于65.94%时,等效阻力系数随淹没度与雷诺数的增加而以较大的速率上升。研究结果以期为水土流失综合治理提供理论支撑。

  • 何婷婷, 黄媛, 高海荣, 张钟莉莉, 郭瑞, 杨英茹
    节水灌溉 . 2023, (3): 116-122.   DOI: 10.12396/jsgg.2022169
    HTML254 PDF27

    为了准确提取作物冠层温度,监测作物水分亏缺状态,以不同水分处理的生菜为研究对象,分别利用手持式热像仪和佳能相机获取生菜的热红外和可见光图像,计算生菜冠层可见光图像与热红外图像的仿射变换参数,并进行配准融合,以获取生菜冠层区域的热红外图像,而后计算不同处理下的基于冠层温度的水分胁迫指数(Crop Water Stress Index, CWSI)与日蒸散量(Evapotranspiration,ET),分析不同灌溉处理下CWSIET的相关关系来监测生菜水分亏缺程度。结果表明,基于仿射变换的热红外目标提取方法可以实现生菜冠层的准确提取,剔除背景后生菜冠层的平均温度值由20.25 ℃下降至 19.25 ℃。不同水分处理下的生菜热红外冠层的CWSI值展示出明显的差异,且CWSIET呈显著负相关,当CWSI越大,ET越小,表明CWSI可以应用在生菜水分胁迫状态监测,能够很好的反应土壤水分含量变化状况。

  • 罗亚东, 许齐, 郭宇宏, 孙智鹏, 金煜龙, 陈俊英, 余卫华
    节水灌溉 . 2023, (2): 20-27.   DOI: 10.12396/jsgg.2022087
    HTML314 PDF30

    尺度效应是指在无人机遥感观测中,随着遥感分辨率的变化,各尺度遥感反演得到的数据表现不一致的现象,影响多光谱遥感监测土壤水分的精度。为探究尺度效应对于无人机遥感监测土壤水分的影响,以冬小麦为研究对象,通过无人机搭载多光谱相机分别在19、37、55、74、92 m的不同高度(对应分辨率为10、20、30、40、50 mm)拍摄多光谱图像,并同时采集土壤含水率数据。使用ENVI5.3(64 bit)对多光谱图像进行掩膜处理,包括无掩膜处理(no mask,NM)、去土壤掩膜处理(Soil background removal by masking,SRM)、去土壤去阴影掩膜处理(Soil and shadow background removal by masking,SSRM),获取各个高度下冬小麦的纹理特征。使用灰色关联法(Grey Relational Analysis,GCA)优选数据后,采用多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)、BP神经网络(Back PropagationNeural Network,BPNN)和随机森林(Random Forest,RF)3种方法反演土壤含水率,使用R 2RMSE 评价反演效果。研究结果表明:在采取的各种掩膜处理中,无掩膜方法反演效果最好。在各掩膜处理方法下表现最好反演模型是BPNN模型,在大部分情况下表现稳定有较好的反演效果,证明机器学习在遥感监测领域应用的可行性。冬小麦土壤含水率30 mm-NM-RF模型为最佳反演模型。在分辨率为40 mm,即无人机飞行高度74 m时,不同模型综合反演效果最佳,研究成果可应用于今后无人机监测土壤水分确定飞行高度。

  • 张满想, 陈军锋, 臧红飞, 刘萍, 郑秀清
    节水灌溉 . 2023, (2): 51-56.   DOI: 10.12396/jsgg.2022246
    HTML160 PDF32

    为了探索黄土台塬地区不同时代黄土水分入渗特性和迁移规律,通过黄土台塬区不同时代黄土(Q4,Q3,Q2)分层垂向一维积水入渗试验、自然降雨和地表入渗池800 mm入渗条件下的土壤水分迁移试验,分析了不同时代黄土的入渗特性和土壤水分迁移特征,并采用3种入渗模型对入渗过程进行拟合。结果表明:Q2黄土入渗能力最弱,稳定入渗率为0.53 mm/min,较Q4和Q3黄土的稳定入渗率分别低44.2%和45.4%;Q4黄土的入渗过程较好地符合Kostiakov模型,Q3、Q2黄土的入渗过程较好地符合Horton模型。研究区自然降雨和蒸发对土壤水分的最大影响深度约1.0 m,入渗后第4~83 d,入渗池中心土壤湿润锋从2.65 m运移到4.20 m,入渗池中心垂向入渗湿润锋深度随时间呈幂函数关系变化。

  • 胡飞鹏, 郭向红, 苏媛媛, 李锦涛, 张甜甜, 雷涛
    节水灌溉 . 2023, (2): 72-79.   DOI: 10.12396/jsgg.2022264
    HTML137 PDF15

    为了探明微润灌溉青椒最适宜的技术参数,采用熵值—TOPSIS—灰色关联度模型对青椒生长发育的各项指标进行了综合评价。进行了管带埋深为10 cm(D10)、15 cm(D15)、20 cm(D20)和压力水头为100 cm(H100)、150 cm(H150)、200 cm(H200)条件下的微润灌青椒生长试验。结果表明:不同管带埋深处理后的青椒各项单指标均表现为D20>D15>D10。不同压力水头处理后的株高、茎粗及产量表现为H150>H200>H100,株高生长速率和茎粗生长速率表现为H200>H150>H100,灌溉水生产率表现为H100>H150>H200。选择的指标不同,得出的最佳微润灌溉技术参数也不相同。采用熵值—TOPSIS—灰色关联度模型分析微润灌对青椒生长影响得出:当压力水头一定时,综合贴近度随着管带埋深的增大而升高;当管带埋深一定时,综合贴近度会随着压力水头的增大先升高后降低。青椒微润灌最适宜的技术参数为:压力水头为150 cm,管带埋深为20 cm。

  • 宋恩泽, 张颖, 徐丹, 邵光成, 孙智博
    节水灌溉 . 2023, (1): 1-9.   DOI: 10.12396/jsgg.2022172
    HTML215 PDF54

    为探究盐碱地改良过程中不同滴灌流量对棉花纤维品质与产量的影响,以棉花为试验对象,采用了两种类型盐碱土(新疆砂质壤土、江苏东台粉砂质壤土),设定4种滴灌流量(0.4、0.8、1.2、1.6 L/h),通过室外避雨栽培与室内品质分析相结合的方法,监测分析了不同水盐状况下棉花纤维品质及产量,利用数据包络分析法对两种盐碱土和4种滴灌流量进行优选评价。结果表明:①针对棉花5种纤维品质(上半部平均长度、整齐度指数、断裂比强度、马克隆值、伸长率),砂质壤土种植下的最佳滴头流量分别为1.2、0.4、1.6、1.2、0.4 L/h,粉砂质壤土种植下的最佳滴头流量分别为0.8、0.8、1.2、0.4、1.6 L/h。②针对棉花5种产量指标(单株铃数、单铃质量、籽棉产量、皮棉产量、衣分率),砂质壤土种植下的最佳滴头流量分别为1.6、0.8、1.2、1.6、1.6 L/h,粉砂质壤土种植下的最佳滴头流量分别为1.6、1.2、1.6、0.4、1.6 L/h。③在本研究所设计的滴灌流量范围内,砂质壤土的棉花品质综合效益比粉砂质壤土更高。④运用数据包络分析法计算不同滴灌流量下棉花品质产量综合效率,砂质土与粉砂质土中均是0.8 L/h效率最高,分别为0.584、0.529,表明综合品质和产量的10项指标,滴灌流量(即0.8 L/h),更有利于棉花品质和产量的综合效益提升。

  • 闫彩, 张鑫, 孙媛, 韦昊延, 胡晓萌, 雒舒琪
    节水灌溉 . 2023, (1): 10-18.   DOI: 10.12396/jsgg.2022156
    HTML129 PDF26

    基于陕西省1971-2020年32个气象站实测气象资料,计算不同尺度玉米生育期标准化降水蒸散指数(SPEI),利用旋转正交经验函数法、趋势分析法和小波分析法分析玉米不同生育期的干旱时空特征结合陕西省9地区1990-2020年玉米单产数据,借助HP滤波法分离出玉米气象产量,采用交叉小波分析和线性回归法分析了干旱对玉米气象产量的影响。结果表明:①研究区干湿空间分布在玉米生育期可划分出关中、延安、榆林和陕南西南部4个干旱敏感区域;②在1971-2020年内,全生育期关中、榆林和延安地区呈干-湿交替变化,1990s末陕西大部分地区干旱较严重;③铜川、宝鸡、咸阳和渭南地区玉米气象产量与花丝期干湿状况密切相关,其余地区受全生育期干湿状况影响最大。玉米气象产量与干旱状况呈显著的正相关,且在1994-2000年存在1~4 a的共振周期;④榆林、铜川和渭南地区玉米气象产量随SPEI值增大而增加,而延安、宝鸡、咸阳、安康、汉中和商洛当SPEI值大于1.6或小于-0.4时会发生轻度及以上程度的减产。

  • 张鹏飞, 肖梦琳, 张兆瑞, 戴燕燕, 韩顺莉, 刘庚, 赵景波
    节水灌溉 . 2023, (1): 55-63.   DOI: 10.12396/jsgg.2022206
    HTML149 PDF39

    优化水、能源资源,调整农作物种植结构,以实现经济效益和生态效益最大化。以山西省为研究区,采用水足迹和能源消耗核算模型分析主要农作物的耗水及耗能特点,以水资源、能源、粮食等作为约束条件构建多目标规划模型,对主要农作物的种植结构进行优化。结果表明,各类农作物多年平均单产水足迹和能耗存在较大差异,大豆为极高耗水高耗能蓝水消耗型,谷子为高耗水极高耗能灰水消耗型,油料为高耗水高耗能灰水—蓝水消耗型,小麦为中等耗水中等耗能蓝水消耗型,玉米为低耗水低耗能蓝水—灰水消耗型,蔬菜为极低耗水极低耗能灰水—蓝水消耗型作物。优化后的种植结构方案中,玉米、谷子和油料种植面积比例下降,小麦和大豆种植面积比例提高,蔬菜种植比例变化不大。基于水热条件的差异,山西省作物种植结构具有一定的空间差异,玉米、谷子、大豆和油料在全域内均有种植,小麦主要种植于晋南区和晋东南区的平川和丘陵区,蔬菜主要分布于地域条件及水热条件相对优越的盆地。在水—能—粮关联关系的基础上,优化后的种植结构符合山西省“十四五”农业现代化规划,整体方案具有趋于低耗能、低耗水、低污染等特点,有利于促进农业的可持续发展。

  • 漆栋良, 潘晨, 李瑞
    节水灌溉 . 2023, (1): 86-91.   DOI: 10.12396/jsgg.2022047
    HTML109 PDF23

    为了阐明局部灌水施氮下玉米根系形态变化特征及其与产量的关系。以“金西北22号”玉米为试供材料,连续2 a在大田条件下采用垄植沟灌技术。试验采用灌水方式与施氮方式2因素完全随机组合设计,灌水方式包括交替隔沟灌溉(AI)、固定隔沟灌溉(FI)、常规沟灌(CI);施氮方式包括交替施氮(AN)、固定施氮(FN)、均匀施氮(CN)。分别在玉米拔节期、大喇叭口期、抽雄期、灌浆期、成熟期监测0~100 cm土层各层(每20 cm为一层)植株的根系长度、质量和表面积,并折算对应的根密度。收获时测定籽粒产量及其构成。抽雄、灌浆和成熟期,0~100 cm土层的总根量(总根长、总根干质量、总根表面积)表现为:任一施氮方式下,AI>CI>FI;任一灌水方式下,AN与CN差异不显著,但显著大于FN。交替隔沟灌溉均匀施氮(AICN)和交替隔沟灌溉交替施氮(AIAN)的总根量最大,而固定隔沟灌溉固定施氮(FIFN)的总根量最小。玉米产量与抽雄期、灌浆期和成熟期0~40 cm土层的根长密度及根干质量密度呈显著正相关,其中灌浆期的相关系数达到极显著水平。穗粒数及千粒质量与根长密度、根干质量密度和根表面积密度呈显著正相关。可见,交替隔沟灌溉条件下采用均匀施氮或交替施氮有利于促进玉米抽雄、灌浆和成熟期0~100 cm土层根系的生长,提高灌浆期0~40 cm土层根长密度、根干质量密度和根表面积密度值有利于获得较高的籽粒产量。

  • 艾木都力·吾守尔, 邓丽娟, 董文明, 穆哈西
    节水灌溉 . 2022, (12): 42-47.   DOI: 10.12396/jsgg.2022184
    HTML127 PDF9

    在滴灌条件下湿润体盐分积累在根系发育范围之内是一个面临的重大问题,为此,提出了扩大根系脱盐范围的一种新技术。以枸杞为供试植物,根据盐分积累在湿润体边缘的规律,采用错位滴头的3条毛管滞后滴水的方法,扩大根系的脱盐范围,节约用水量。试验结果表明:3条毛管滞后滴水时,逐步追压根系发育范围内的盐分,把盐分追压到根系发育范围之外,局部压盐,从而节约每年3次的压盐水量。湿润体内盐分的降低量不仅与灌水次数有关,而且与土壤性质、土壤初始含盐量及水质也有关,研究成果可为压盐用水量的定量化、科学改良盐碱地提供依据。